Zpět na stavby

Výstavba dvojice Ejpovických tunelů

Na závěr letošního roku se připravuje zprovoznění modernizovaného úseku železniční trati na III. železničním koridoru v úseku mezi Rokycany a Plzní. Součástí modernizace zmíněného úseku byla i výstavba zcela nových mostních staveb či propustků a zejména dvojice Ejpovických tunelů. Ty jsou v síti tratí SŽDC unikátní – svou délkou, technickým řešením, ale také způsobem výstavby. O tom, jak realizace těchto tunelů probíhala, pojednává tento článek.


Úvod

Ejpovické tunely se v okamžiku svého zprovoznění stanou nejdelšími stavbami svého druhu v České republice. Tento primát převezmou od Březenského tunelu, který se nachází na trati Žatec – Chomutov a byl uveden do provozu v roce 2007. V době svého zprovoznění se stal jen o 11 m delší, než byl do té doby nejdelší Špičácký tunel dlouhý 1457 m, vystavěný v letech 1874 až 1877.

Každý z těchto zmíněných tunelů nejenže ve své době pokořil určitou délkovou hranici, ale stal se také přelomovým dílem z hlediska technického řešení. Špičácký tunel odrážel dobu, kdy železnice bývala tím nejdůležitějším prvkem dopravní infrastruktury v Rakousku-Uhersku. Probíhala rozsáhlá výstavba železničních tratí a spolu s nimi pochopitelně také souvisejících dopravních staveb, z nichž nejvýznamnější se stal právě tunel pod jedním z nejvyšších vrcholů Šumavy,  Špičákem.  Svým  rozsahem  a  finančními  náklady  neměl  v tehdejší monarchii obdoby. Byl ražen v dobách klasických tunelářských metod, kdy se pracovníci museli vyjma trhacích prací spoléhat především na sílu svých svalů při rukodělném rozpojování a nakládce horniny, stejně jako při stavbě výdřevy výrubu a definitivního ostění. Pro jeho realizaci se plánovalo nasazení anglické tunelovací soustavy, jež však byla vzhledem ke skutečně zastiženým geologickým podmínkám v projektové dokumentaci nepředpokládaným, postupně nahrazena rakouskou tunelovací soustavou.

Březenský tunel vznikl v období, kdy si Česká republika vytyčila cíl povýšit desítky let zanedbávanou železniční přepravu na hlavních tazích na úroveň moderní, časově i cenově konkurenceschopné formy dopravy. Pro dosažení tohoto cíle se v devadesátých letech minulého století započalo s postupným procesem modernizace a optimalizace stávajících tratí. Březenský tunel se stal vůbec prvním ve střední Evropě, pro jehož ražbu byla navržena a zčásti použita metoda obvodového výrubu. I v tomto případě však nepříznivě ukloněné geologické vrstvy nakonec iniciovaly změnu a dílo bylo dokončeno Novou rakouskou tunelovací metodou.

Ejpovické tunely jsou z hlediska použité tunelovací metody rovněž přelomové. Jako vůbec první v celé české železniční síti se razily metodou mechanizovaného tunelování. Ačkoli byla tato metoda již použita na pražském metru, rozhodně ne v takové podobě a takové velikosti tunelovacího stroje jako právě při výstavbě Ejpovických tunelů. I na nich byly oproti předpokladům v zadávací dokumentaci zastiženy obtížnější geologické podmínky, než jaké se původně předpokládaly. Ty však na rozdíl od předchozích tunelů neměly za důsledek změnu původně navržené technologie, ale přiměly zhotovitele k návrhu i realizaci několika inovativních opatření a technických řešení, která pomohla lépe se vypořádat s obtížností zastižených geologických podmínek. O těchto opatřeních bude pojednáno dále v článku.

Zadávací dokumentace stavby

Když byla v roce 2012 vypsána veřejná soutěž na zhotovitele modernizace traťového úseku Rokycany – Plzeň, uzavřel se tak celých deset let trvající proces přípravy tohoto důležitého dopravního stavebního díla. Postupný vývoj doznával i návrh tunelů, jež byly a jsou nejvýznamnější stavbou tohoto modernizovaného úseku. Ve stupni DÚR  se uvažovalo o dvou dvoukolejných tunelech – Homolkou o délce 2300 m a Chlumem o délce 1300 m. Bylo zvažováno, že oba tunely budou vyraženy podle zásad Nové rakouské tunelovací metody. Koleje měly být v obou tunelech uloženy ve štěrkovém loži. V úseku mezi tunely měla být umístěna zastávka Újezd o délce cca 400 m. V další etapě přípravy projektové dokumentace byla zastávka vypuštěna a dvoukolejné tunely byly nahrazeny dvojicí jednokolejných tunelů o délkách 4150 m, přičemž členění stavebních objektů na tunely Chlum a Homolku zůstalo zachováno, včetně koncepce jejich ražeb NRTM. Oba tunely měly být propojeny celkem čtrnácti příčnými propojkami sloužícími pro případný únik cestujících z jedné tunelové trouby do druhé.

Poměrně významná změna nastala v roce 2009, kdy díky dodatku k projektu došlo k náhradě štěrkového lože pevnou jízdní drahou. O dva roky později byla vypracována úprava požárně-bezpečnostního řešení tunelů, která mj. vedla k redukci čtrnácti propojek na osm. Důležitou skutečností při vypsání výběrového řízení byla zadavatelem připuštěná možnost variantního řešení technologie ražby a výstavby definitivního ostění podle § 70 zákona 137/2006 Sb., o veřejných zakázkách. Firma Metrostav a.s. byla jediná ze všech účastníků výběrového řízení, která využila možnosti podání variantní nabídky   a ve svém technickém řešení nahradila ražbu NRTM s typickým dvouplášťovým ostěním ražbou mechanizovaným razicím  strojem, při které je konstrukce tunelové trouby vystrojována prefabrikovanými betonovými segmenty (viz časopis Stavebnictví 10/2013, str. 32).

Charakteristika projektu, popis konstrukce

Ejpovické tunely jsou dvě paralelně vedené jednokolejné tunelové trouby podcházející dvojici vrchů – Homolku a Chlum. Jejich délka je shodně 4150 m, přičemž je vzájemně propojuje osm propojek. Jsou navrženy pro provozní rychlost 160 km/h – z tohoto požadavku vyplývá i jejich příčný profil, jehož světlý průměr je 8700 mm (obr. 2).

Ostění je složeno z prefabrikovaných betonových segmentů třídy betonu C45/55 XA2 (CZ) – Cl 0,4 – Dmax 16  – F3. Tloušťka segmentů   je 0,40 m, střední šířka nosného prstence 2 m. Standardní segmenty použité na většinu délky trasy jsou betonové, s rozptýlenou výztuží polypropylenovými vlákny. Pro portálové části byly použity segmenty železobetonové, výztužný armokoš byl z ocelové válcované výztuže B500B. Pro oblasti napojení propojek byly vyvinuty speciální železobetonové segmenty, do nichž byly předem osazeny kanálky pro smykové a tahové trny včetně injektážích trubiček. Těsnění podélných i radiálních spár bylo gumové, přímo vkládané do bednicích forem. Spoje podélných spár byly šroubované, šrouby plnily pouze dočasnou funkci. Radiálně jsou prstence propojeny trny (dowels). Tento spoj je trvalý. Pro tunelové ostění byly užity univerzální prstence složené ze sedmi standardních segmentů a jednoho polovičního klenáku. Spáry mezi segmenty v rámci prstence byly z důvodu eliminace křížových spojů navrženy jako šikmé. Vnitřní průměr prstenců je 8700 mm, vnější 9500 mm. Tunely jsou téměř v celé své délce ražené, jen krátkých v portálových částech hloubené. Propojky se razily Novou rakouskou tunelovací metodou. Mají charakter spojovacích chodeb s vnitřními technologickými místnostmi. Propojky č. 1, 4 a 7 jsou navíc doplněny technologickými chodbami, směřovanými kolmo na osu propojky.

Ostění propojek je dvouplášťové; primární ostění je tvořeno  vrstvou vyztuženého stříkaného betonu SB25 (C20/25)  tloušťky  od  150 do 250 mm, ocelovými příhradovými rámy typu BTX 65/25 výšky 106 mm. Primární ostění propojek bude tvořeno vrstvou vyztuženého stříkaného betonu. Dále je pro stabilitu výrobu použito systémové kotvení – hydraulicky upínané svorníky HUS nebo samozávrtné svorníky IBO R32. Definitivní ostění je z monolitického železobetonu třídy C25/30 XC1, XA1. Mezilehlá izolace je fóliová. Výjimku tvoří propojka č. 8, jejíž definitivní ostění vrchní klenby je ze stříkaného drátkobetonu, a mezilehlá izolace je stříkaná.

Inženýrsko-geologické poměry

Geologická stavba území trasy tunelu je komplikovaná a prochází několika regionálními geologickými jednotkami. Nejstarší a nejrozšířenější jednotkou je svrchní proterozoikum severozápadního křídla Barrandienu, zastoupené vulkano-sedimentárním komplexem slabě metamorfovaných hornin. Jedná se o grafitické jílovité břidlice, prachovité břidlice, prachovce a droby. Tyto sedimenty jsou prostoupeny vulkanity – metabazity (spility), které tvoří významné terénní elevace i nahodilá drobná tělesa. V krátkém úseku trasy se vyskytuji sedimenty spodního karbonu plzeňské pánve charakteru pískovců až arkózových pískovců. V nadloží skalního masivu lokálně vystupuji jílovité, písčité a štěrkovité sedimenty představující relikty neogenní pánve. Kvartérní pokryv je v trase tunelu zastoupen deluviálními, fluviálními i eolickými sedimenty. V prostoru pod kopcem Chlum (posledních cca 1200 m ražby) se geologická stavba území mění a tunel se dostává do oblasti tvrdých spilitů (obr. 5).

Tunelovací stroj Herrenknecht S-799

Právě rozmanitost goelogických podmínek hrála zásadní roli při návrhu tunelovacího stroje, který představuje zcela klíčový prvek metody mechanizovaného tunelování  (obr.  6,  7).  Pod  vrcholy  Homolkou  a Chlumem bylo třeba projít dva naprosto odlišné geologické celky - nejprve prostředí převážně břidlic, v poslední třetině trasy pevné    a tvrdé spility (výlevné horniny gabrového magmatu). Řezná hlava stroje tedy musela být dostatečně otevřená, aby se v břidlicích nezalepovala, avšak zároveň odpovídajícím způsobem uzavřená pro ražbu v pevné skále. Musela mít dostatečně velké prostupy, aby zajistila snadný průchod rubaniny zejména v režimu s úplnou podporou čelby, a současně musela být i dostatečně tuhá, aby odolala veškerému zatížení a vibracím v horninách s pevností v tlaku dosahujícím 200 MPa. Stroj bylo třeba vybavit tlakovou přepážkou k oddělení odtěžovací komory za řeznou hlavou od navazující části štítu.

 Celý článek naleznete v archivu čísel 06-07/2018.